中膚粘劑2009年12月第18卷第12期26 CHINA ADHESIVESol.18no.12dc.200聚乙二醇400對(duì)水性復(fù)膜膠合成及性能的影響張士軍,鄭軍,梁文波,李曉飛(保定光普化工研究所,河北保定071000)摘要:將聚乙二醇(PEG)作為空間位阻型乳化劑潤(rùn)濕劑和增塑劑引入到原水性干法復(fù)膜膠的反應(yīng)體系中,討論了PEG的相對(duì)分子質(zhì)量(M)和用量對(duì)乳液的合成及使用性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)w(pG400)=1.15%(相對(duì)于總單體而言)時(shí),聚合反應(yīng)的穩(wěn)定性最佳,乳液的粘接性能和機(jī)械適應(yīng)性明顯提高。關(guān)鍵詞:聚乙二醇;空間位阻型;乳化劑;水性;復(fù)膜膠;潤(rùn)濕劑;增塑劑中圖分類號(hào):TQ437.2:TQ436.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-2849(2009)12-0026-030前言烯酸(AA),工業(yè)級(jí),北京東方化工廠;苯乙烯(St),印刷品的復(fù)膜是利用膠粘劑將紙張與雙向拉伸工業(yè)級(jí),吉化有機(jī)合成廠;交聯(lián)劑、過(guò)硫酸銨、聚乙二聚丙烯(BOPP)薄膜復(fù)合在一起,使印刷品更加美醇400(PEG-400)、碳酸氫鈉、吊白塊(SFS)、叔丁基觀、光亮,并具有防水、防污等功效。從專業(yè)角度而過(guò)氧化氫(TBTP)、乳化劑(陰/非復(fù)合型)氨水工業(yè)言,欲將非極性的BOPP薄膜(儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的級(jí),市售;軟化水,自制。BOPP,其電暈處理效果退化,表面張力可能低于0.39m)牢固粘接在強(qiáng)極性的紙張表面(表面張力1.2試驗(yàn)儀器高于0.60mN)是比較困難的;同時(shí),為了達(dá)到不同NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),上海上天精密儀器有限公的裝飾效果,對(duì)復(fù)膜后的印刷品還需要進(jìn)行各種印司PB-10精密酸度計(jì),賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有后加工(如起鼓、壓痕和壓紋等)。這就要求復(fù)膜膠不限公司 Hydro2000mu激光粒度儀,英國(guó) Malvern儀僅具有較高的機(jī)械適應(yīng)性和粘接強(qiáng)度,而且還應(yīng)具器有限公司;XGP鏡像光澤度儀(60°IS02813),天有較好的光亮度和透光性。津市信通光達(dá)科技有限公司。原水性干法復(fù)膜膠(2005年底面向市場(chǎng))是以丙烯酸丁酯(BA)為軟單體、苯乙烯(St)為硬單體、酚醚1.3半連續(xù)種子乳液聚合法制備水性復(fù)膜膠硫酸和烷基酚醚為陰/非復(fù)合乳化劑,同時(shí)引入了含①單體的預(yù)乳化:將BA、St、AA、HPA、交聯(lián)劑、有羧基氨基和羥基等基團(tuán)的多種功能單體,采用半部分乳化劑、PEG和軟化水等加入到預(yù)乳化裝置中,連續(xù)種子乳液聚合法聚合而成的隨著印刷品市場(chǎng)攪拌均勻;當(dāng)體系呈均勻乳白色、黏度≥150mPas的快速發(fā)展,對(duì)復(fù)膜膠的性能要求也越來(lái)越高。為了時(shí),說(shuō)明已充分乳化。②加入底料和制備種子:將部適應(yīng)多樣化的市場(chǎng)需求,本課題組經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn),將分乳化劑、引發(fā)劑、碳酸氫鈉和軟化水等加入到反應(yīng)聚乙二醇400(PEG-400)作為空間位阻型乳化劑和釜中,升溫至50~70℃;然后加入預(yù)乳化液總量的潤(rùn)濕劑引入到原水性干法復(fù)膜膠的反應(yīng)體系中,并3%作為種子,在30~45min之間升溫至80~85℃。對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),以期提高復(fù)膜膠的綜合性能。③滴加過(guò)程:將溫度控制在80~90℃之間,同步滴加1試驗(yàn)部分剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑(3~4h滴畢)。④保溫過(guò)程:將溫度控制在80~90℃之間,保溫1.5h。⑤后消1.1試驗(yàn)原料除過(guò)程:降溫至75℃,加入TBTP溶液,5~10min后丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸-2-羥丙酯(HPA)丙加入SFS溶液;然后持續(xù)降溫至40℃以下,用氨水收稿日期2009-09-10;修日期:2009-10-21作者簡(jiǎn)介:張士(1971-),河北香河人,本科,工程師,主要從事特種膠粘劑丙烯酸酯乳液等方面的研究與開(kāi)發(fā)e-m163.第18卷第12期張士軍等聚乙二醇400對(duì)水性復(fù)膜膠合成及性能的影響27-調(diào)節(jié)pH值至6.5~7.5,300目(尼龍濾布)過(guò)濾后出中,從而使體系內(nèi)的自由水含量明顯減少,故體系的料。黏度增大,乳膠粒之間相互撞合時(shí)的阻力也相應(yīng)增加。因此,在聚合反應(yīng)中引入PEG,可以從多方面增1.4性能測(cè)試加乳液的穩(wěn)定性。(1)乳液粒徑及其分布:將0.5mL乳液稀釋至PEG的相對(duì)分子質(zhì)量(Mn)在200-8000之間,50倍,采用激光粒度儀進(jìn)行測(cè)定。隨著Mn的不同,其外觀形態(tài)也各不相同(從無(wú)色、無(wú)(2)固含量:將2g左右的乳液置于120℃烘箱臭的黏稠狀液體到蠟狀固體);另外,PEG的乳化性中烘干至恒重,則固含量=樣品干重/樣品濕重。能、潤(rùn)濕性能也隨其M的不同而異。表2列出了(3)黏度:按照GB/T2794-1995標(biāo)準(zhǔn),采用旋PEG的Mn對(duì)乳液聚合的影響。轉(zhuǎn)黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)定(測(cè)試溫度為25℃)。表2PEG的M對(duì)乳液聚合的影響(4)pH值:采用精密酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定(測(cè)試溫度tah.2 Effect of PEG's' on polymerization of emulsion為25℃)。PEG的M聚合情況乳液外觀(5)光澤度:將復(fù)膜膠均勻涂敷在(15cm5cm)200反應(yīng)平穩(wěn)乳白(淡藍(lán)色熒光)400反應(yīng)平穩(wěn)乳白(淡藍(lán)色熒光)紅色實(shí)底印刷白板紙上,放入120℃烘箱中烘干3~600反應(yīng)平穩(wěn)乳白(淡藍(lán)色熒光)5min;然后去除邊緣不均勻部分,在每張紙上均勻1000少量大顆粒乳白(無(wú)藍(lán)光)選擇三點(diǎn),采用鏡像光澤度儀測(cè)定各點(diǎn)的光澤度,以2000部分凝膠白色平均值示之。4000部分凝膠白色(略彩光)(6)電解質(zhì)穩(wěn)定性(用Ca2+穩(wěn)定性表示):按照由表2可知:PEG的M越大,聚合反應(yīng)的穩(wěn)定m(乳液)m(5%caCl2溶液)=41配制混合體系,攪拌性越差;當(dāng)PEG的M在200~600之間時(shí),聚合反應(yīng)均勻后靜置48h;然后觀察體系中有無(wú)絮凝及沉淀穩(wěn)定、乳液外觀良好?？紤]到PEG的相對(duì)毒性隨著現(xiàn)象。Mn的增加而降低,同時(shí)考慮到PEG的吸濕性及成(7)稀釋穩(wěn)定性:用去離子水將乳液稀釋至固含本因素,選擇PEG的Mn為400時(shí)較適宜。量為3%,靜置24h;然后目測(cè)乳液的分層情況,以上層清液量及下層沉淀量表示稀釋穩(wěn)定性。2.3PEG-400對(duì)乳液粘接性能的影響PEG-400可以作為空間位阻型乳化劑、潤(rùn)濕劑2結(jié)果與討論和增塑劑等被引入到原水性干法復(fù)膜膠的反應(yīng)體系2.1改性復(fù)膜膠乳液的實(shí)測(cè)性能中,其潤(rùn)濕劑和增塑劑的功能均有利于提高膠粘劑將PEG加入到原水性干法復(fù)膜膠的反應(yīng)體系對(duì)聚合物基材表面的潤(rùn)濕能力。潤(rùn)濕劑既可以溶解中,所得改性復(fù)膜膠乳液的物化性能如表1所示。膠粘劑的基體樹(shù)脂,又對(duì)聚合物基材表面有一定的表1乳液的物化性能溶脹作用;在膠粘劑干燥成膜過(guò)程中,潤(rùn)濕劑攜帶膠Tab.1 Physical and chemical performances of emulsion粘劑向聚合物基材的表層滲透,從而使聚合物基材外觀粒徑/mw(固含量)/%黏度/(mPas)表面與膠粘劑之間的界限模糊,達(dá)到理想的粘接狀乳白(淡藍(lán))熒光稀液≤0.248-5050-500態(tài)因此在水性干法復(fù)膜膠使用過(guò)程中,經(jīng)高溫烘電解質(zhì)穩(wěn)定性稀釋穩(wěn)定性pH值光澤度干后,乳膠膜已經(jīng)與BOPP薄膜充分潤(rùn)濕滲透;再經(jīng)合格合格6.5-7.565-75熱壓輥壓合后,BOPP薄膜與紙張之間已粘接牢固。2.3.1PEG-400用量對(duì)復(fù)膜膠粘接性能的影響2.2PEG對(duì)乳液聚合的響在其它條件保持不變的前提下,僅改變PEG-PEG分子同時(shí)具有親介質(zhì)端和親顆粒端,其親400的用量,則產(chǎn)品復(fù)膜后的粘接性能如表3所介質(zhì)端具有很強(qiáng)的溶劑化作用和空間位阻效應(yīng),其示(復(fù)膜表面泛白是BOPP薄膜與紙質(zhì)基材分離所親顆粒端與聚合物的結(jié)合較好;同時(shí),PEG作為致。這是由于復(fù)膜膠的粘接力隨復(fù)膜后放置時(shí)間的護(hù)膠體加入到乳液聚合體系中,其分子被吸附在乳延長(zhǎng)而略有降低,初次泛白時(shí)間越短表明粘接力下膠粒的表面,形成具有一定厚度的水化層,阻礙了乳降速率越快,泛白面積越大表明粘接力下降幅度越膠粒之間(因碰撞所產(chǎn)生)的聚并現(xiàn)象,從而起到提大)。高乳液聚合穩(wěn)定性的作用;另外,PEG可溶于水相由表3可知:當(dāng)w(PEG-400)=1.1%~1.2%時(shí)(相28中國(guó)粘劑第18卷第12期表3PEG-400用量對(duì)產(chǎn)品粘接性能的影響2.4PEG-400對(duì)乳液機(jī)械適應(yīng)性的影響 Tab. Effect of PEG-400 content on bonding performance of produce水性干法復(fù)膜膠在上機(jī)復(fù)膜過(guò)程中,由于水分w(PE-400)初次泛白(PE-400)初次泛白%時(shí)間(復(fù)膜后)d%時(shí)間(復(fù)膜后)d的揮發(fā)、表層與空氣的接觸均會(huì)導(dǎo)致表層發(fā)生聚合0451.261作用形成凝膠。早期的軟質(zhì)凝膠經(jīng)攪拌后可以恢復(fù)0.4351355至原來(lái)的流體狀態(tài),但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng),凝膠體會(huì)0.9481.454逐步硬化,在膠槽中形成一層薄膜或在刮膠板上結(jié)1.0531.928成小膠粒,致使上膠涂布過(guò)程中BOPP薄膜上出現(xiàn)1.1622.417豎紋,從而影響了涂布效果。這種現(xiàn)象在北方春秋的對(duì)于總單體而言)產(chǎn)品復(fù)膜后粘接性能最好。這是干燥季節(jié)尤其嚴(yán)重。為了解決這一難題,本課題組試由于對(duì)水性干法復(fù)膜膠而言,要求其在使用過(guò)程中用了多種防水保濕產(chǎn)品(如甘油、丙二醇和乳酸等),初粘力和持粘力保持協(xié)調(diào)統(tǒng)一(當(dāng)膠膜較軟時(shí),初粘均不理想(有些產(chǎn)品雖可以起到防止結(jié)皮等作力較好持粘力略差;當(dāng)膠膜較硬時(shí),持粘力較好、初用,但同時(shí)也會(huì)降低復(fù)膜膠的粘接性能);最后將粘力略差)加入PEG-400后,隨著PEG400用量的PEG引入復(fù)膜膠體系中,凝膠現(xiàn)象得以明顯緩增加,復(fù)膜膠的初期潤(rùn)濕效果較好、增塑效果不明解。顯,表現(xiàn)為復(fù)膜膠的粘接性能隨著PEG-400用量的增加而增強(qiáng);當(dāng)PEG-400用量超過(guò)某一值時(shí),增塑3結(jié)論效果逐漸明顯、膠膜偏軟,而持粘力降低;隨著PEG-(1)將PEG-400引入原水性干法復(fù)膜膠的反應(yīng)400用量的繼續(xù)增加,復(fù)膜膠的粘接性能呈下降趨體系中,乳液聚合反應(yīng)平穩(wěn)。PEG-400在體系中不勢(shì)。綜合考慮,選擇w(PEG-400)=1.15%時(shí)較適宜。僅起到乳化劑的作用,而且還起到潤(rùn)濕劑增塑劑和2.3.2含PEG-400復(fù)膜膠與同類產(chǎn)品的性能比較保濕劑等作用。在其它條件保持不變的前提下,僅改變復(fù)膜膠(2)當(dāng)(PEG-400)=1.15%時(shí)(相對(duì)于總單體而的種類,則復(fù)膜后制品的性能如表4所示。言)聚合反應(yīng)的穩(wěn)定性最佳,并且乳液的粘接性能表4膠粘劑種類對(duì)(復(fù)膜后)制品性能的影響和機(jī)械適應(yīng)性明顯提高。參考文獻(xiàn)復(fù)膜后制品的發(fā)白面積%時(shí)間(復(fù)膜后)d市售復(fù)膜膠原復(fù)膜膠改性復(fù)膜膠(含1]李俊,王瑞明,鄧仕英,等水乳性紙塑復(fù)膜膠的研究1.15%peg-400武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào),2005,27(5):26-29.0015稍發(fā)白(可用)002]鄭軍復(fù)合交聯(lián)型水性紙塑復(fù)膜膠的研制J化學(xué)與黏3010(尚可用)0合,2008,30(3):57-5945>40(不能用)稍發(fā)白(可用)00000【3]曹同玉,劉慶普,胡金生聚合物乳液合成原理性能及應(yīng)60不能用10(尚可用)用[M]2版北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:12814]葉先科,鄒明國(guó),代模欄,等水基冷貼紙塑復(fù)合膠(WP)由表4可知:在原水性干法復(fù)膜膠體系中引入的研制中國(guó)膠粘劑,2000,9(2):16-18.PEG-400后,產(chǎn)品的粘接性能明顯提高。(責(zé)任編輯:劉芳) Influence of PEG-400 on preparation and performance of aqueous laminating adhesive ZHANG Shi-jun, ZHENG Jun, LIANG Wen-bo, LI Xiao-fei (Baoding Guangpu Chemical Industry Research Institute, Baoding 071000,China) Abstract: The polyethyleneglycol (PEG) as steric hindrance emulsifier, wetting agent and plasticizer was introduced in former aqueous laminating adhesive reaction systems based on dry method, and the influences of molecular weight and contents of PEG were discussed on synthesis and application performances of emulsion. The results showed that the stability of polymerization was optimal and bonding performance and mechanics adaptability of emulsion were obviously improved when mass fraction of PEG 400 was 1.15% in total monomers. Keywords: PEG; steric hindrance emulsifier aqueous; laminating adhesive; wetting agent;plasticizer